(57)【要約】【課題】  回転式圧縮機において、冷媒ガスのリークを低減しながら、摺動抵抗を極力抑えて、成績係数（ＣＯＰ）の向上を図る。【解決手段】  電動要素１４の回転軸１６にて駆動される回転圧縮要素３２と、この回転圧縮要素３２を構成するシリンダ４０と、このシリンダ４０内に設けられ、回転軸１６の偏心部４４に嵌合されて偏心回転するローラ４８と、シリンダ４０の開口面を閉塞し、回転軸１６の軸受けを有する上部支持部材５４及び下部支持部材５６とを備えた回転式圧縮機１０において、ローラ４８と上部支持部材５４及びローラ４８と下部支持部材５６とが接触する面積Ａと、回転圧縮要素の排除容積Ｂとの比率Ａ／Ｂを、３０ｍｍ2／ｃｍ3以上６０ｍｍ2／ｃｍ3以下に設定する。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動要素の回転軸にて駆動される回転圧縮要素と、該回転圧縮要素を構成するシリンダと、該シリンダ内に設けられ、前記回転軸の偏心部に嵌合されて偏心回転するローラと、前記シリンダの開口面を閉塞し、前記回転軸の軸受けを有する支持部材とを備えた回転式圧縮機において、
前記ローラと前記支持部材とが接触する面積と、前記回転圧縮要素の排除容積との比率を、３０ｍｍ2／ｃｍ3以上６０ｍｍ2／ｃｍ3以下に設定したことを特徴とする回転式圧縮機。
【請求項２】
駆動要素の回転軸にて駆動される回転圧縮要素と、該回転圧縮要素を構成するシリンダと、該シリンダ内に設けられ、前記回転軸の偏心部に嵌合されて偏心回転するローラと、前記シリンダの開口面を閉塞し、前記回転軸の軸受けを有する支持部材と、前記ローラに当接して前記シリンダ内を低圧室側と高圧室側とに区画するベーンと、前記シリンダ内に形成され、前記ベーンを収納するためのベーンスロットとを設けてなる回転式圧縮機において、
前記シリンダのベーンスロットを、研磨加工にて形成することを特徴とする回転式圧縮機の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動要素の回転軸にて駆動される回転圧縮要素を設けてなる回転式圧縮機及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種回転式圧縮機は、回転圧縮要素の吸込ポートから冷媒ガスがシリンダの低圧室側に吸入され、ローラとベーンの動作により圧縮されてシリンダの高圧室側の吐出ポートより外部に吐出される構成とされている。係るローラは、シリンダ内に設けられ、回転軸の偏心部に嵌合されてシリンダ内を偏心回転するものであり、当該ローラとシリンダの上下開口部は支持部材にて閉塞されている。また、前記ベーンはシリンダの半径方向に設けられたベーンスロット内に移動自在に取り付けられている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−４７２０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような回転式圧縮機のローラの端面（ローラの支持部材と接触する面）の面積は、成り行きとされていた。即ち、従来、ローラの形状は図６の１４８に示すように、厚さ一定の筒状とされていたため、回転式圧縮機１０の回転圧縮要素３２の排除容積、シリンダ４０の内径やシリンダ４０の厚さ、回転軸１６の偏心部４４などにより、従来の筒状のローラ１４８の端面の面積は、決定されていた。
【０００４】
しかしながら、ローラ１４８の端面の面積が小さすぎると、ローラ１４８の端面のシール性が低いため、ローラ１４８の端面から冷媒がリークしたり、ローラ１４８の端面の面積が大きすぎると、ローラ１４８の摺動抵抗が増大し、その結果、回転式圧縮機１０の入力が増大して、成績係数（Coefficient of Performance：ＣＯＰ）が低下すると云う問題が生じていた。
【０００５】
一方、従来の回転式圧縮機のベーンスロットは、切削加工（ブローチ加工）により成型されていたが、切削加工した場合には、ベーンスロットの表面が粗く、平面度も低くなってしまう。即ち、加工精度が低いため、ベーンスロットとベーンとの間のクリアランスを広く設定する必要があった。このようにクリアランスを広くすることで、ベーンの摺動抵抗を減少することができるが、その分、当該クリアランスからシリンダ内の冷媒がリークし易くなると云う問題が生じていた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明の回転式圧縮機は、駆動要素の回転軸にて駆動される回転圧縮要素と、この回転圧縮要素を構成するシリンダと、このシリンダ内に設けられ、回転軸の偏心部に嵌合されて偏心回転するローラと、シリンダの開口面を閉塞し、回転軸の軸受けを有する支持部材とを備えたものであって、ローラと支持部材とが接触する面積と、回転圧縮要素の排除容積との比率を、３０ｍｍ2／ｃｍ3以上６０ｍｍ2／ｃｍ3以下に設定したものである。
【０００７】
請求項２の発明の回転式圧縮機の製造方法は、駆動要素の回転軸にて駆動される回転圧縮要素と、この回転圧縮要素を構成するシリンダと、このシリンダ内に設けられ、回転軸の偏心部に嵌合されて偏心回転するローラと、シリンダの開口面を閉塞し、回転軸の軸受けを有する支持部材と、ローラに当接してシリンダ内を低圧室側と高圧室側とに区画するベーンと、シリンダ内に形成され、ベーンを収納するためのベーンスロットとを設けてなる回転式圧縮機において、シリンダのベーンスロットを、研磨加工にて形成するものである。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の発明によれば、駆動要素の回転軸にて駆動される回転圧縮要素と、この回転圧縮要素を構成するシリンダと、このシリンダ内に設けられ、回転軸の偏心部に嵌合されて偏心回転するローラと、シリンダの開口面を閉塞し、回転軸の軸受けを有する支持部材とを備えた回転式圧縮機において、ローラと支持部材とが接触する面積と、回転圧縮要素の排除容積との比率を、３０ｍｍ2／ｃｍ3以上６０ｍｍ2／ｃｍ3以下に設定したので、ローラと支持部材とが接触する面積を最適化することができるようになるものである。
【０００９】
これにより、ローラによるオイルシール性を確保しながら、ローラの摺動抵抗を低減することができるようになるので、回転式圧縮機の成績係数の向上を図ることができるようになる。
【００１０】
請求項２の発明によれば、駆動要素の回転軸にて駆動される回転圧縮要素と、この回転圧縮要素を構成するシリンダと、このシリンダ内に設けられ、回転軸の偏心部に嵌合されて偏心回転するローラと、前記シリンダの開口面を閉塞し、前記回転軸の軸受けを有する支持部材と、ローラに当接してシリンダ内を低圧室側と高圧室側とに区画するベーンと、シリンダ内に形成され、ベーンを収納するためのベーンスロットとを設けてなる回転式圧縮機において、シリンダのベーンスロットを、研磨加工にて形成するので、ベーンスロットの加工精度の向上を図ることができるようになる。
【００１１】
これにより、ベーンの摺動抵抗損失が低減し、回転式圧縮機の運転性能の改善を図ることができるようになる。
【００１２】
更に、ベーンスロットの加工精度が向上することで、ベーンとベーンスロットとのクリアランスを縮小することができるようになり、当該ベーンスロットからの冷媒ガスのリークを抑えることができるようになる。これにより、回転式圧縮機の性能の向上を図ることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明は、係る従来技術の課題を解決するために、冷媒ガスのリークを低減しながら、摺動抵抗を極力抑えて、運転性能の向上を図ることができる回転式圧縮機を提供する。以下図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。
【実施例１】
【００１４】
図１は本発明の回転式圧縮機の一実施例として回転圧縮要素３２を備えた縦型の内部高圧単段型回転式圧縮機１０の縦断面図を示している。図１において、実施例の回転式圧縮機１０はフッ素系冷媒のＲ４１０Ａを冷媒として使用する内部高圧型単段回転式圧縮機で、この回転式圧縮機１０は、鋼板からなる円筒状の密閉容器１２Ａ、及びこの密閉容器１２Ａの上部開口を閉塞する略椀状のエンドキャップ（蓋体）１２Ｂとで形成されるケースとしての密閉容器１２と、この密閉容器１２の容器本体１２Ａの内部空間の上側に配置収納された駆動要素としての電動要素１４と、この電動要素１４の下側に配置され、電動要素１４の回転軸１６により駆動される回転圧縮要素３２とにより構成されている。
【００１５】
尚、密閉容器１２は底部をオイル溜めとする。また、前記エンドキャップ１２Ｂの上面中心には円形状の取付孔１２Ｄが形成され、この取付孔１２Ｄには電動要素１４に電力を供給するためのターミナル（配線を省略）２０が取り付けられている。
【００１６】
電動要素１４は、密閉容器１２の上部空間の内面に沿って環状に取り付けられたステータ２２と、このステータ２２の内側に若干の隙間を設けて挿入設置されたロータ２４とからなる。そして、このロータ２４には鉛直方向に延びる回転軸１６が固定されている。
【００１７】
ステータ２２は、ドーナッツ状の電磁鋼板を積層した積層体２６と、この積層体２６の歯部に直巻き（集中巻き）方式により巻装されたステータコイル２８を有している。また、ロータ２４もステータ２２と同様に電磁鋼板の積層体３０で形成されている。
【００１８】
前記回転圧縮要素３２は、シリンダ４０と、回転軸１６に設けた偏心部４４に嵌合されてシリンダ４０内を偏心回転するローラ４８と、このローラ４８に当接してシリンダ４０内を低圧室側と高圧室側に区画するベーン５２と、シリンダ４０の上側の開口面及び下側の開口面を閉塞して回転軸１６の軸受けを兼用する支持部材としての上部支持部材５４及び下部支持部材５６にて構成されている。
【００１９】
ここで、前記ローラ４８の上部支持部材５４及び下部支持部材５６と接触する面の面積、即ち、ローラ４８の端面（上端面及び下端面）の面積Ａと、回転圧縮要素３２の排除容積Ｂとの比率Ａ／Ｂは、３０ｍｍ2／ｃｍ3以上６０ｍｍ2／ｃｍ3以下となるように設定されている。本実施例においては図１に示すように、ローラ４８の上部支持部材５４及び下部支持部材５６に接触する面の内側（偏心部４４側）を切り欠くことにより、ローラ４８の端面（上端面及び下端面）の面積Ａと、回転圧縮要素３２の排除容積Ｂとの比率Ａ／Ｂが３０ｍｍ2／ｃｍ3以上６０ｍｍ2／ｃｍ3以下となるように設定している。
【００２０】
ローラ４８端面の面積Ａと回転圧縮要素３２の排除容積Ｂとの比率Ａ／Ｂとこの場合における回転式圧縮機１０の成績係数（ＣＯＰ）の関係を図４を用いて説明する。即ち、例えば、ローラの端面の面積Ａが５３４ｍｍ2、排除容積Ｂが２１．０ｃｍ3の場合、Ａ／Ｂは２５．４ｍｍ2／ｃｍ3（図４の（１）の状態）となり、この場合の成績係数は２．７８となる。尚、当該成績係数（ＣＯＰ）は、回転式圧縮機１０の能力と入力との比率にて算出された値である。
【００２１】
また、ローラの端面の面積Ａが４９０ｍｍ2、排除容積Ｂが１１．３ｃｍ3の場合、Ａ／Ｂは４３．５ｍｍ2／ｃｍ3となり（図４の（２）の状態）、この場合の成績係数は２．８４と最も高い値となる。更に、ローラの端面の面積Ａが７３５ｍｍ2、排除容積Ｂが１１．３ｃｍ3の場合（図４の（３）の状態）、Ａ／Ｂは６５．１ｍｍ2／ｃｍ3となり、この場合の成績係数は２．８１であり、図４の（２）より低下する。更にまた、ローラの端面の面積Ａが１０５７ｍｍ2、排除容積Ｂが１１．３ｃｍ3の場合（図４の（４）の状態）、Ａ／Ｂは９３．５ｍｍ2／ｃｍ3となり、この場合の成績係数は２．６６と著しく低い値となる。
【００２２】
従って、上述したようにロータ４８の端面の面積Ａと排除容積Ｂとの比率Ａ／Ｂが３０ｍｍ2／ｃｍ3より低いとき、及び、６０ｍｍ2／ｃｍ3を超えると成績係数は著しく低下し、ローラ４８端面の面積Ａと回転圧縮要素３２の排除容積Ｂとの比率Ａ／Ｂが３０ｍｍ2／ｃｍ3以上６０ｍｍ2／ｃｍ3以下の範囲内では比較的高い成績係数が得られた。
【００２３】
即ち、ローラ４８の端面の面積Ａが３０ｍｍ2／ｃｍ3より低い場合、ローラ４８の端面が上部支持部材５４及び下部支持部材５６に接触する面積が小さいため、ローラ４８の摺動抵抗は低下するが、ローラ４８と上部支持部材５４及び下部支持部材５６とが接触する面積が小さすぎるため、シール性が低下して、ローラ４８と上部支持部材５４及び下部支持部材５６の隙間からシリンダ４０の高圧室側の冷媒が低圧室側に漏れる冷媒のリークが生じてしまう。このため、回転式圧縮機１０の圧縮能力が著しく低減し、図４の（１）の如く成績係数が低下する。
【００２４】
また、ローラ４８の端面の面積Ａと回転圧縮要素３２の排除容積Ｂとの比率Ａ／Ｂが６０ｍｍ2／ｃｍ3を超えると、ローラ４８と上部支持部材５４及び下部支持部材５６とが接触する面積が大きいため、上記のような冷媒のリークは回避することができるが、ローラ４８の端面と上部支持部材５４及び下部支持部材５６とが接触する面積が大きすぎるため、ローラ４８の摺動抵抗が増大してしまう。即ち、入力アップが生じてしまうため、回転式圧縮機１０の成績係数が低下する。
【００２５】
従って、ローラ４８の端面の面積Ａと回転圧縮要素３２の排除容積Ｂとの比率Ａ／Ｂが、３０ｍｍ2／ｃｍ3以上６０ｍｍ2／ｃｍ3以下となるように設定することで、ローラ４８によるオイルシール性を確保しながら、ローラ４８の摺動抵抗も低減することができるようになる。これにより、回転式圧縮機１０の成績係数の向上を図ることができるようになる。
【００２６】
一方、回転圧縮要素３２を構成するシリンダ４０内には、図３に示すようにベーン５２を収納するベーンスロット７２が形成されており、このベーンスロット７２の外側（ベーン５２の背面側）には、図示しない収納部が形成され、この収納部にはベーン５２の背面側端部に当接し、常時ベーン５２をローラ４８側に付勢するバネ部材としてのスプリング７３が収納されている。
【００２７】
ここで、本発明のベーンスロット７２は、研磨加工にて形成されている。即ち、従来のベーンスロットは、切削加工（ブローチ加工）にて形成されていた。これは、シリンダ４０にベーンスロット幅より小さい切削歯、例えば、幅が５ｍｍのベーンスロットを形成する場合には、例えば、幅３ｍｍとなるような切削歯を用いて、シリンダを切削し、切削歯を変えてシリンダを徐々に切削して幅を広げ、最終的にベーンスロットの幅が５ｍｍとなるようにするものである。
【００２８】
このような切削加工にてベーンスロットを形成した場合、ベーンスロットの表面粗さ８Ｚから１０Ｚ程度となり、平面度は７μｍから１０μｍとなる。
【００２９】
一方、本発明の研磨加工は、上述する切削加工を途中まで実行し、最終的に砥石により表面を研磨するものである。このように、研磨加工によりベーンスロット７２を形成した場合には、表面粗さや平面度を切削加工によりベーンスロットを形成した場合に比べて１／２程度にすることができるようになる。これにより、ベーンスロット７２の加工精度を著しく向上させることができるようになる。
【００３０】
従って、ベーン５２の摺動抵抗損失が低減するので、回転式圧縮機１０の運転性能の改善を図ることができるようになる。
【００３１】
また、上記の如くベーンスロット７２の加工精度が向上することで、ベーン５２の摺動抵抗が低減するので、ベーン５２の厚さｈｃとベーンスロット７２の幅ｈｖとの間のクリアランスα（α＝ｈｃ−ｈｖ）を縮小することができるようになる。これにより、ベーン５２とベーンスロット７２とのオイルシール性が向上し、ベーン５２とベーンスロット７２のクリアランスαからの冷媒ガスのリークを極力抑えることができ、回転式圧縮機１０の性能を更に向上させることがきるようになる。
【００３２】
他方、シリンダ４０には吸込ポート１６２にてシリンダ４０内の低圧室側と連通する吸込通路６０が形成されている。この吸込通路６０は後述する冷媒導入管９４の一端と連通されており、冷媒導入管９４から吸込通路６０及び吸込ポート１６２を経てシリンダ４０内に冷媒が吸入される。
【００３３】
そして、シリンダ４０内で圧縮された冷媒ガスは、上部支持部材５４に形成された吐出ポート６１から上部支持部材の電動要素１４側に形成された吐出消音室６２に吐出される。この吐出消音室６２は、中心に回転軸１６及び回転軸１６の軸受けを兼用する上部支持部材５４が貫通するための孔を有して上部支持部材５４の電動要素１４側を被う蓋部材６３内に構成されている。そして、吐出消音室６２に吐出された冷媒ガスは、密閉容器１２の電動要素１４側に吐出される。
【００３４】
密閉容器１２の容器本体１２Ａの側面には、シリンダ４０の吸込通路６０に対応する位置に、図示しないスリーブが溶接固定されている。このスリーブ内にはシリンダ４０に冷媒ガスを導入するための前述する冷媒導入管９４の一端が挿入接続され、この冷媒導入管９４の一端はシリンダ４０の吸込通路６０と連通する。また、冷媒導入管９４の他端はアキュムレータ１４６の下端に接続されている。
【００３５】
上記アキュムレータ１４６は吸込冷媒の気液分離を行うタンクであり、密閉容器１２の容器本体１２Ａの上部側面に溶接固定されたブラケット１４７に取り付けられている。
【００３６】
また、密閉容器１２の容器本体１２Ａの上側の開口を閉塞しているエンドキャップ１２Ｂには冷媒吐出管９６が取り付けられ、この冷媒導入管９６の一端は密閉容器１２内と連通している。そして、冷媒吐出管９６は外部の図示しない放熱器などに接続される。更に、密閉容器１２の底部には取付用台座１１０が設けられている。
【００３７】
以上の構成で次に回転式圧縮機１０の動作を説明する。ターミナル２０及び図示しない配線を介して電動要素１４のステータコイル２８に通電されると、電動要素１４が起動してロータ２４が回転する。
【００３８】
そして、ロータ２４の回転により回転軸１６と一体に設けられた偏心部４４に嵌合されたローラ４８がシリンダ４０内で偏心回転する。これにより、冷媒吐出管９４から吸込通路６０を経由して吸込ポート１６２を介して回転圧縮要素３２のシリンダ４０の低圧室側に冷媒ガスが吸入される。
【００３９】
シリンダ４０の低圧室側に吸入された冷媒ガスは、ローラ４８とベーン５２の動作により圧縮され高圧となり、シリンダ４０の高圧室側より吐出ポート６１から吐出消音室６２に吐出される。そして、冷媒ガスは吐出消音室６２から密閉容器１２内に吐出され、ロータ２４とステータ２２の間に形成された隙間等を通って密閉容器１２内上部に至り、冷媒吐出管９６から外部の放熱器などに流入することになる。
【００４０】
このように、ローラ４８の端面の面積Ａと回転圧縮要素３２の排除容積Ｂとの比率Ａ／Ｂが、３０ｍｍ2／ｃｍ3以上６０ｍｍ2／ｃｍ3以下となるように設定することで、ローラ４８によるオイルシール性を確保しながら、ローラ４８の摺動抵抗も低減することができるようになる。
【００４１】
また、ベーンスロット７２を研磨加工することで、ベーンスロット７２の加工精度が著しく向上し、ベーン５２の摺動抵抗を低減することができるようになる。また、ベーン５２とベーンスロット７２のクリアランスαを縮小することができるので、クリアランスαからの冷媒ガスのリークも極力抑えることができるようになる。
【００４２】
総じて、回転式圧縮機１０の冷媒ガスのリークを極力抑えることができるので、運転性能が向上すると共に、摺動抵抗が低下することで入力も低減するため、回転式圧縮機１０の成績係数の向上を図ることができるようになる。
【００４３】
尚、本実施例では、冷媒としてＲ４１０Ａを使用するものとしたが、Ｒ２０や１３４Ａ等の冷媒を使用しても構わない。
【００４４】
また、本実施例では、単段型の回転式圧縮機を用いたが、これに限らず、多気筒型の回転式圧縮機や横型の回転式圧縮機にも本発明は有効である。また、内部高圧型の回転式圧縮機に限らず、内部低圧型や内部中間圧型の回転式圧縮機であっても構わない。
【実施例２】
【００４５】
ここで、実施例１ではローラ４８の上部支持部材５４及び下部支持部材５６に接触する面の内側（偏心部４４側）を切り欠くことにより、ローラ４８の端面の面積Ａと回転圧縮要素３２の排除容積Ｂとの比率Ａ／Ｂが３０ｍｍ2／ｃｍ3以上６０ｍｍ2／ｃｍ3以下となるように設定するものとしたが、これに限らず、偏心部４４の形状を変えたり、ローラ４８の内側を拡張させて上部支持部材５４及び下部支持部材５６に接触する面の面積を大きくするなどしてローラ４８の端面の面積Ａと回転圧縮要素３２の排除容積Ｂとの比率Ａ／Ｂが、３０ｍｍ2／ｃｍ3以上６０ｍｍ2／ｃｍ3以下となるように設定しても本発明は有効であり、上記実施例と同様の効果を得ることができる。
【実施例３】
【００４６】
また、実施例１及び実施例２では、回転式圧縮機１０のシリンダは図２に示す丸型形状のシリンダ４０を用いるものとしたが、これに限らず、例えば、図５に示すようなイカ型形状のシリンダを用いても上記各実施例と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施例の回転式圧縮機の縦断面図である。
【図２】図１の回転式圧縮機のシリンダの断面図である。
【図３】図１の回転式圧縮機のベーン及びベーンスロットの拡大断面図である。
【図４】ローラ端面の面積と回転圧縮要素の排除容積との比率と成績係数（ＣＯＰ）の関係を示す図である。
【図５】本発明の実施例３のシリンダの断面図である。
【図６】従来の回転式圧縮機の縦断側面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０  回転式圧縮機
１２  密閉容器
１２Ａ  容器本体
１２Ｂ  エンドキャップ
１４  電動要素
１６  回転軸
２０  ターミナル
２２  ステータ
２４  ロータ
２６  積層体
２８  ステータコイル
３０  積層体
３２  回転圧縮要素
４０  シリンダ
４４  偏心部
４８  ローラ
５２  ベーン
５４  上部支持部材
５６  下部支持部材
６０  吸込通路
６２  吐出消音室
７２  ベーンスロット
【図１】
2005061259.tif 000003
【図２】
2005061259.tif 000004
【図３】
2005061259.tif 000005
【図４】
2005061259.tif 000006
【図５】
2005061259.tif 000007
【図６】
2005061259.tif 000008